High-speed Video Kamera
Final Report Abstract
Die Hochgeschwindigkeitskamera kam in den vergangenen Jahren in einer Vielzahl von Forschungsprojekten zum Einsatz. Ein Schwerpunkt war die Visualisierung der Gemischbildungs- und Brennprozesse in einem Transparentmotor im Rahmen des DFG Graduiertenkollegs 1554 sowie des Forschungsprojektes COMO 2. Hierbei wurde der Einfluss verschiedener Düsengeometrien, Kraftstoffe, Betriebspunkte und Injektionsdrücke auf den Zerstäubungs- und Verbrennungsprozess untersucht. Die Ansteuerzeit der Injektoren hatten hierbei eine Dauer von 100 µs bei der Voreinspritzung bis 1ms bei der Haupteinspritzung, was bei einer detaillierten Untersuchung des Zerstäubungsprozesses Bildwechselfrequenzen > 50 kfps voraus setzt. Limitiert wurde das Messsystem hierbei nur durch die verfügbaren Lichtquellen, da beim Blick durch den Kolbenboden des Transparentmotors auf das Kraftstoffspray nur eine Auflichtvisualisierung möglich ist. Des Weiteren diente das Messsystem der Untersuchung dieselmotorischer Sprays in einer Druckkammer, wobei die zeitabhängige optische Erfassung der Spraygeometrie im Fokus stand. Diese Messungen dienten zudem als Grundlage für anschließende Laser-Phasen-Doppler-Anemometrie Untersuchungen. Ein weiterer Arbeitspunkt war die Visualisierung der Sprühstrahl-Wand-Interaktion an Injektoren für die Benzin-Direkteinspritzung. Das Messsystem wurde hierbei in Kombination mit einem Fernfeldmikroskop genutzt um die Ursachen der Rußentstehung im düsennahen Bereich zu identifizieren. Hierbei konnte dank der maximalen Framerate von 1Mfps eine Benetzung an der Düsenspitze während und nach der Injektion nachgewiesen werden. Weiterhin diente die Kamera in verschiedenen Industrieprojekten zur Analyse von Zerstäubungsprozessen. Unter anderem wurde die Gemischbildung an Harnstoffinjektoren und Dralldruckzerstäuber untersucht, wobei wieder für detaillierte makroskopische Aufnahmen sehr hohe Bildwechselfrequenzen zum Einsatz kamen. Insgesamt kam die Kamera bisher bei drei Dissertationsvorhaben und verschiedenen öffentlich und industriell geförderten Projekten zum Einsatz.
Publications
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Optical Analysis of High-pressure Injections in Transparent Engine. European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, 2013
Dragomirov, P.; Sauerhering, J.; Schmidt, J.; Rottengruber, H.; Tschöke, H.; Hadler, J.; Backofen, D.
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The Influence of Gasoline Nozzle Geometry on Spray Formation and Piston Wetting. FISITA World Automotive Congress, 6 pages, Maastricht 2014
F. Schulz , J. Schmidt
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"Optical Investigations of the Ignition-Relevant Spray Characteristics from a Piezo-Injector for Spray-Guided Spark-Ignited Engines," SAE Int. J. Engines 8(1):89-100, 2015
Breuninger, T., Schmidt, J., Tschoeke, H., Hese, M. et al.
